Bessere Mission-Designs dank Teilchenbeschleuniger
Wie wirkt sich die Strahlung bei einem langen Raumflug auf Menschen und Raumfahrzeug aus? Das erforschen Esa und DLR in Kooperation mit dem GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt.
Außerhalb von schützender Atmosphäre und Erdmagnetfeld sind Astronauten, Satelliten und Raumsonden kosmischer Strahlung ausgesetzt. Doch Strahlung ist nicht gleich Strahlung: Je nachdem welche Teilchen, mit welchen Energien wie lange auf Raumfahrzeug und Insassen wirken, können ganz unterschiedliche Effekte auftreten.
Abb.: Teilchenbeschleuniger beim GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung. (Bild: GSI)
Diese Effekte auf Materialien, Elektronik und menschliches Gewebe lassen sich am besten mit einem Teilchenbeschleuniger erforschen. Denn die beschleunigten Teilchen lösen hier auf der Erde die gleichen Effekte aus, wie die Strahlung im Weltall. So können Forscher Materialien testen, damit Elektronik und Menschen im Weltall den besten Schutz erhalten.
Eine wichtige Erkenntnis im Bereich Strahlen- und Astrobiologie präsentierten Marco Durante von der GSI-Biophysikgruppe und Francis Cucinotta vom Nasa Space Radiation Programm auf dem Statusseminar Strahlen- und Astrobiologie 15. bis 17. November 2011 am GSI. Sie haben herausgefunden, dass ein Schutzschild nicht unbedingt besser vor Strahlung schützt, je dicker es ist.
Im Prinzip schützt ein dickes Schild Astronauten zwar gegen langfristige Folgeerkrankungen, weil es Strahlung abfängt, aber die Effektivität dieses Schutzes nimmt mit zunehmender Dicke schnell ab. Denn die entstehende geringe bis moderate Sekundärstrahlung, schädigt biologisches Gewebe mehr als die Hochenergiestrahlung. Dieser Schluss lässt sich auf empfindliche Elektronik übertragen – das Herzstück eines jeden Satelliten.
„Ergebnisse aus der Astrobiologie sind auch speziell für uns beim Europäischen Satellitenkontrollzentrum der Esa/Esoc interessant“, sagt Markus Landgraf. „Denn wir berechnen hier die Flugbahn mit der Satelliten und Raumsonden auf ihre Mission geschickt werden – das Mission-Design. Meistens versuchen wir eine Variante zu wählen, bei der die Gesamtbelastung mit Strahlung möglichst gering ist. Aber Experimente mit Teilchenbeschleunigern ergeben, dass eine hohe Gesamtdosis nicht immer so schädlich ist, wie geringe Dosen hochenergetischer Strahlung. Denn diese dringt tiefer in das Raumfahrzeug ein, wo hoch sensible Nutzlasten bleibend geschädigt werden können.“
Das GSI und das Europäische Zentrum für Weltraumforschung- und Technologie der Esa (Estec) haben bereits erfolgreich empfindliche Instrumente für den Gebrauch im Weltraum angepasst. Nun sei auch ein erster Grundstein für eine tiefgreifendere Zusammenarbeit von Esoc und GSI gelegt, so Landgraf.
Esa / PH
